В центре устройства находится линза Люнеберга, изготовленная на 3D-принтере.
Беспилотные автомобили способны на многое, однако в условиях густого тумана или сильного дождя они теряют видимость. Камеры не могут распознать, а лидар тоже оказывается неэффективным. Инженеры из Университета Райса нашли способ улучшить ситуацию, не добавляя в автомобиль более дорогие вычислительные устройства. Они вынесли «мозги» за пределы машины.
Их инновация EyeDAR — это радарный сенсор, размером с апельсин, который устанавливается на фонарный столб или светофор и наблюдает за дорогой сверху. Он способен видеть сквозь туман, дождь и даже заглядывать за углы. В настоящее время безопасность автономных автомобилей зависит от того, что они видят. Но если погодные условия плохие или пешеход скрывается за грузовым автотранспортом, встроенные сенсоры могут не сработать. EyeDAR решает данную проблему кардинально: он фиксирует радиолокационные сигналы, которые обычный радар не может уловить.
Когда автомобиль отправляет сигнал, он отражается от объектов, но большая часть энергии теряется. EyeDAR улавливает эти утерянные отражения и передает информацию обратно в автомобиль. Таким образом, дорога сама сообщает автомобилю о происходящем вокруг.
Основой EyeDAR является линза Люнеберга, созданная на 3D-принтере. В ней содержится более 8000 миниатюрных элементов, форма которых заставляет радиоволны изгибаться определенным образом. Это и есть ключевая особенность: вместо того чтобы пересчитывать сигнал с помощью цифрового процессора, его обрабатывает сам физический дизайн линзы. Аналоговые вычисления — так называет это исследователь Кун Ву Чо.
На протяжении последних двадцати лет люди сосредоточились на цифровой и программной стороне вычислений, в то время как аналоговая аппаратная часть оставалась в тени. Теперь это малознакомое пространство проектирования успешно справляется с ориентированием автомобилей на дороге, — объясняет Чо.
Линза действует как глаз: она фокусирует входящие волны в точке, где их можно измерить. При этом датчик не просто видит, а и передает информацию обратно автомобилю, мигая в ритме с отражениями. Чо называет это «говорящим датчиком» и сравнивает с кодом Морзе.
В испытаниях EyeDAR определял направление объектов в 200 раз быстрее, чем современные цифровые радары. При этом устройство отличается малой мощностью, доступной ценой и компактными размерами — его можно установить практически на любой столб.
Исследователи предполагают, что такие датчики в будущем появятся на каждом перекрестке и у каждого знака «Стоп». Они будут собирать информацию с дороги и передавать ее беспилотникам, чтобы те могли оценивать обстановку не только в зоне прямой видимости, но и там, где скрыта угроза. EyeDAR не стремится заменить встроенные системы автомобилей, а предоставляет им дополнительное зрение, которое способно видеть сквозь преграды и туман.
Когда наши датчики станут частью городской инфраструктуры — дороги начнут общаться с автомобилями, — шутят разработчики.